機房空調(diào)室內(nèi)外機間配管長度對機房空調(diào)性能影響的研究

1、機房空調(diào)室內(nèi)外機間配管長度對機房空調(diào)性能影響的研究第11卷第2期2011年4月剝海室調(diào)refrigerat10nandairc0ndit10ning9193機房空調(diào)室內(nèi)外機間配管長度對機房空調(diào)性能影響的研究趙小志臧潤清劉楊(天津商業(yè)大學天津市制冷技術(shù)重點實驗室)摘要以名義制冷量為71.4kw的制冷機組為對象,研究室內(nèi)外機管長在水平和垂直方向變化時,系統(tǒng)制冷量,壓縮機耗功的變化情況,從而為需要配置長配管的系統(tǒng)管長的確定提供參考.計算結(jié)果表明,壓縮機耗功隨著配管長度的增加而增加,系統(tǒng)制冷量變化與管道的水平或垂直方向有關(guān).關(guān)鍵詞管長;過冷度;制冷量;機房空調(diào);壓縮機researchoninfluen

2、ceofpipelengthbetweenindoorandoutdoorunitsofcomputerairconditioneronitsperformancezhao(tianjinuniversityofxiaozhizangrunqingcommerce,tianjinkeyliuyanglaboratoryofrefrigeration)abstracttakingonerefrigerationunitwith71.4kwtitularrefrigerationcapacityforobject,studiesthechangeofrefrigeratingcapacityoft

3、herefrigerationunitandthepowerofcompressorwhenpipelengthbetweenindoorandoutdoorunitschangesathorizontalandverticaldirection.providesreferencefordeterminingsystempipelengthwithlongpipedequipment.thecalculationresultsshowthatthepowerofcompressorincreaseswiththeincreasingofpipeandthechangeofrefrigerati

4、ngcapacityrelatestothedirectionofpipe.keywordspipelength;subcoolingdegree;refrigeratingcapacity;computerairconditioner;compressor由于空調(diào)設(shè)備中制冷劑管道會產(chǎn)生壓力降及熱量損失,一般將冷凝器,蒸發(fā)器直接與壓縮機相連,冷凝器和蒸發(fā)器之間的距離不大.在有些情況下(如數(shù)據(jù)中心),受空間,美觀等其他限制,室外冷凝器要通過長配管與壓縮機連接,特別是隨著商業(yè)建筑和住宅樓房高層的增多,這種長配管的要求越來越多.以往對長配管的研究較少,一般只涉及水平管道或蒸發(fā)器在冷凝器上方的情況,筆

5、者將系統(tǒng)研究水平管道和蒸發(fā)器在冷凝器上,下方情況下長配管對系統(tǒng)性能的影響,并通過理論計算及軟件模擬得出影響的具體結(jié)果.圖1所示為正落差情況,即冷凝器在壓縮機和圖1正落差示意圖蒸發(fā)器上方.1工況及計算方法1.1設(shè)計工況設(shè)計工況見表1,制冷劑為r22.收稿日期:20100817作者簡介:趙小志,在讀碩士研究生,主要從事制冷系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化方面的研究.92.剖洚室讕第11卷1.2排氣管阻力計算公式水平管段每米阻力(pa):ap=()(1)ca-n厶式中:為摩擦阻力系數(shù);p為氣(液)體制冷劑密度(kg/m);為氣(液)體制冷劑流速(m/s);d為制冷劑管道內(nèi)徑(m).垂直管每米阻力(pa):ap=9.8

6、ph+()等九(2)式中:h為制冷劑管道長度(m).排氣管阻力計算公式及結(jié)果見表2.表2冷凝器和壓縮機有無垂直落差時的排氣管阻力1.3液管阻力計算液管阻力計算公式及結(jié)果見表3.表3冷凝器和蒸發(fā)器有無垂直落差時的液管阻力2管路變化對制冷量,壓縮機耗功的影響管路長度變化對系統(tǒng)制冷量,壓縮機耗功的影響分冷凝器與壓縮機,蒸發(fā)器之間有無垂直落差2類,其中有落差包括冷凝器在上的正落差和冷凝器在下的負落差2種情況.有落差情況只是改變垂直方向管長,原水平方向管長保持不變.長配管存在時,先計算管道阻力,得到膨脹閥前制冷劑液體壓力,然后由飽和制冷劑液體表查得對應飽和溫度,之后與設(shè)計冷凝溫度相比得到實際過冷度,最后

7、由systemdesignsimulatorsoftware得到系統(tǒng)制冷量和壓縮機耗功值.例如:在負落差情況下,排氣管,液管長度為20m時,管路壓降為240.76kpa,此時對應液體飽和溫度為44.32.由于設(shè)計冷凝溫度為50.c,過冷度8.c,則此時過冷度變?yōu)?.32,由systemdesignsimulatorsoftware模擬得到此時系統(tǒng)制冷量為35.o4kw,壓縮機耗功為9.254kw.管路長度的變化對制冷量和壓縮機耗功的影響分別見圖2和圖3.排氣管,液管管長/m圖2制冷量隨排氣管,液管長的變化量暴好出排氣管,液管管長/m圖3壓縮機耗功隨排氣管,液管長的變化在圖2中,正落差情況下制冷

8、量先隨管長(0-38m時)增加而增加,造成這種現(xiàn)象的主要原因是熱力膨脹閥的特性.膨脹閥前壓力增大,膨脹閥前后的壓差增大,流過膨脹閥的液體量增多,制冷量增大;此時,蒸發(fā)器供液充足,達到120的膨脹閥最大開度后,由于蒸發(fā)器供液充足造成蒸發(fā)器出口的過熱度減小,膨脹閥動態(tài)過熱度減小,開度減小,液體制冷劑供液量下降,制冷量減小.負落差和無落差時,管道阻力作用使膨脹閥前制冷劑液體過冷度減小,節(jié)流后進入蒸發(fā)器的制冷劑溫度降低,在其他條件不變時,制冷量下降.而且由于負落差時冷凝器在下方,制冷劑液體需要克服向上的阻力較大,所引起過冷度變小的速度越快,所以負落差曲線比水平管要陡.在圖3中,3種長配管情況壓縮機耗功

9、都隨著oo00o99第2期趙小志等:機房空調(diào)室內(nèi)外機間配管長度對機房空調(diào)性能影響的研究管道的增長而增加.由于長配管的存在,機組正常運行就要保證質(zhì)量流量不變.這就使制冷劑充注量增加,增加了壓縮機的負荷,所以耗功增加.3管路變化對系統(tǒng)設(shè)備影響正落差時,由于進入膨脹閥前壓力變大,就要考慮系統(tǒng)中相關(guān)配件的耐壓要求,干燥過濾器,視液鏡,電磁閥,膨脹閥等配件的最大工作壓力見表4.表4制冷系統(tǒng)關(guān)鍵配件的最大工作壓力名稱干燥過濾器視液鏡膨脹閥電磁閥最大工作壓力/mpa3.0排氣,供液管管長是按極限工況確定的,在極限工況為室外環(huán)境溫度45,相對濕度50的情況下,在液管為44.6m時,壓縮機排氣

10、為2680kpa,已達到壓縮機排氣壓力上限值.所以,在極限工況下液管極限管長為44.6m,實際應用時液管長應小于此值.負落差的情況并不能無限地增加垂直管長,管長增加到一定值時制冷劑過冷度會變?yōu)?,這一長度即為負落差時的最大管長.由計算知,液管垂直長度為27m時,過冷度接近0,則負落差時的管長為27m.實際應用時,若過冷度過低,進入膨脹閥的制冷劑液體出現(xiàn)閃發(fā)的現(xiàn)象,此時需要增大冷凝器換熱能力(比如采用更大型號的冷凝器),以保證膨脹閥前有足夠的過冷度.4結(jié)論空調(diào)機組在無落差,正落差和負落差3種長配管情況下,系統(tǒng)制冷量和壓縮機耗功受到影響:1)在管長值不是很大時,正落差制冷量是增加的,雖然這時壓縮機

11、耗功也是增加的,但是制冷量的增加可以保證空調(diào)降溫的需要.2)負落差時,管長所能達到的極限值較小,即冷凝器在蒸發(fā)器下方的垂直距離不是很大,而且此時系統(tǒng)制冷量下降較快.參考文獻1易佳婷,劉小沖.長配管,高落差空調(diào)系統(tǒng)的計算機仿真與試驗研究j.西安航空技術(shù)高等?？茖W校學報,2006(1):4345.e2趙孝保.工程流體力學m3.南京:東南大學出版社,2004.-33廉樂明,李力能,吳家正,等.工程熱力學i-m.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.4吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備em3.西安:西安交通大學出版社,1997.,9,-,:業(yè),:?:i?:ik?9er,9k,9kr,9?,9e,9圣r,9kr9r,9:?:ir?:r,9j,94章,9kr9業(yè)j;魯,s?9k,9kr9,9_業(yè),9-?j(上接第44頁)表6制冷系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)3)毛細管的選擇不一定是越短越好,要在規(guī)定的制冷系統(tǒng)中通過試驗驗證確認效果最好的毛細管規(guī)格.4)制冷劑充注量需要與毛細管長度的相配合,需要保證整機制冷系統(tǒng)的過冷度和過熱度.冷凝器中部溫度是4550,冷凝器出口溫度與中部溫度差以一5一10左右為目標值,蒸發(fā)器出口溫度一中部溫度以35左右為目標,但是如果中部溫度與出口溫度溫差過大(如中部=8,出口=15)蒸發(fā)器就沒有有效使用,能力降低.參考文獻1吳業(yè)正.制冷